10 hoe werkt de stoomboot?

Sinds 1850 vaart Sinterklaas met een stoomboot naar Nederland. In die tijd was een stoomboot heel nieuw. Hoe werkt een stoommachine?

Stoom is een ander woord voor waterdamp. Als water heet wordt, verdampt het en wordt het een gas. Het gas is veel groter dan het water. Daarom begint een fluitketel te fluiten:

De eerste stoommachine werd ongeveer 2000 jaar geleden uitgevonden door Heron van Alexandrie. Deze stoommachine, de "Aeolipile" werkte door als een raketmotor heet gas weg te blazen:

Iedereen vond het een leuk speelgoed, maar had geen idee wat je er verder mee kon.

Pas in 1700 bedacht Thomas Savery een apparaat om water op te pompen

Als stoom heet is, wordt het heel groot. Koelt het af, dan krimpt het weer. Op deze manier kan de krimpende stoom water opzuigen:

Helaas was de diepte van de put beperkt door de grootte van het stoomvat. Thomas Newcomen en James Watt bedachten zuigers en kleppen, zodat de stoommachine in een echte motor verandert:

James watt

Het volgende filmpje laat zien hoe de kleppen en zuigers zorgen voor de beweging van de stoommachine.

Sindsdien werden stoommachines voor veel fabrieken gebruikt.
Voor malen, zagen, pompen, en natuurlijk ook voor treinen (zoek de zuiger):

En uiteraard voor stoomboten. De beroemdste stoomboot is de Titanic, die in 1912 op zijn eerste tocht al zonk:

 
Vlakbij Schiphol staat de grootste stoommachine ter wereld, de Cruquius:

Stoom is helaas te heet voor Lego, maar met Lego kan je wel een stoommachine nabouwen die niet op stoom, maar op gewone lucht werkt:

 

09 raketten

Als je wilt bewegen moet je je afzetten tegen de grond. Zo kunnen we fietsen, autorijden, steppen, noem maar op. Maar hoe kunnen we in de ruimte bewegen, waar niets is om tegen af te zetten?

We kunnen proberen om zelf tegen onze zeilen te blazen, maar dat werkt helaas niet:

Of ga eens op een bureaustoel zitten en probeer vooruit te gaan zonder de grond te raken.

Gelukkig weten we van vorige week hoe botsen werkt: de hoeveelheid "beweging naar links of rechts" blijft gelijk, ook na botsen. Laten we nu gaan kijken wat er gebeurt als twee karretjes elkaar wegduwen:

Een raket werkt op dezelfde manier. Het gaat niet om het vuur van de raket, maar om de snelheid waarmee de brandstof uit de raket schiet.

De eerste raketten werden 100 jaar geleden in China uitgevonden

Ruim 100 jaar geleden deed de rus Konstantin Tsiolkovsky veel onderzoek naar raketten

Hij berekende dat:

• de brandstof zo snel mogelijk moest wegvliegen
• de brandstof zo zwaar mogelijk moest zijn
• de raket zo licht mogelijk moest zijn

Daarna werden de raketten steeds beter. Een andere pionier van Goddard in 1929:

Helaas werden raketten ook voor slechte zaken gebruikt, zoals voor oorlogen

Na de oorlog wilde men naar de ruimte kunnen. Hiervoor had met grotere raketten nodig, maar ook slimmere: meertrapsraketten. 

De raket die nodig was om naar de maan te gaan was meer dan 100 meter hoog:

En in de motoren kon je wonen:

En dat maakt veel kabaal bij de lancering:

08 botsingen

Intermezzo: Nederlander heeft nieuwe verklaring voor zwaartekracht

Vorige week hebben we gezien:

• het kost moeite om iets te laten bewegen
• het kost evenveel moeite om iets af te remmen
• hoe zwaarder, hoe moeilijker het beweegt

Maar wat gebeurt er als er twee auto's of knikkers tegen elkaar botsen? Newton ontdekte dat beweging doorgegeven kan worden. Als een botsauto tegen een stilstaande botsauto botst, dan stopt de ene, en begint de andere juist te rijden:

Maar wat als ze allebei naar elkaar toe rijden? Dan geven ze elkaars energie door:

We zien dit ook op een biljard: ballen geven elkaars energie door.

Maar wat gebeurt er als beide ballen of auto's niet even groot zijn? Bedenk eens wat er gebeurt als een vlieg tegen een auto vliegt, of als een auto tegen een vlieg rijdt. 

Je kunt nog veel meer leuke dingen doen met botsingen. Het apparaat hieronder wordt de Newtonpendel genoemd:

En een ander leuk experiment wordt ook wel "Galileo's Kanon"genoemd: